بخشی از مقاله
چکیده:
شناسایی هدف متحرک - GMTI - اهمیت زیادی برای مراقبت و شناسایی دارد، اما یک کار آسان نیست. یک تکنیک رادار دهانه مصنوعی تداخل سنجی در طول مسیر است، که در اصل برای تخمین سرعت شعاعی اهداف متحرک پیشنهاد شده است. به هر حال، فاز تداخلی اندازه گیری شده ممکن است با کلاتر ثابت همپوشانی داشته باشد، که منجر به خطاهایی در تخمینهای موقعیت و سرعت میشود. در نتیجه، حذف کلاتر مؤثر میتواند به وسیله آنتنهای با مرکز فاز جابجا شده یا دهانه مصنوعی چند کاناله به دست آورده شود.
این مقاله یک تبدیل چیرپلت خطی تعمیم یافته - GLCT - برای کاربردهای SAR GMTI بر مبنای سه آنتن معرفی میکند. این ساختار کلاتر را با روشهایی بر مبنای سه آنتن حذف میکند و در جایی که اهداف متحرک آشکارسازی میشوند سیگنال دو کاناله را تشکیل میدهد. سپس مؤلفه سرعت شعاعی با تداخل سنجی در طول مسیر - ATI - و مؤلفه سرعت سمت با تبدیل چیرپلت خطی تعمیم یافته تخمین زده می-شود. در نهایت با استفاده از فیلتر منطبق تصویر متمرکزی از هدف به دست آورده میشود. امکان پذیری با استفاده از تحلیل تئوری و نتایج شبیه سازی اعتبارسنجی شده است.
-1 مقدمه
GMTI یک موضوع بسیار جذاب برای مراقبت و شناسایی محسوب میشود.[1-4] اما در عمل جدا کردن هدف متحرک از کلاتر ثابت کار آسانی نیست و یک چالش محسوب میشود.[5] GMTI به دو بخش تقسیم میشود: یکی آشکارسازی هدف متحرک در کلاتر قوی و دیگری تخمین زدن مؤلفههای هدف از قبیل سرعت و مکان. در سالهای اخیر کلاتر رادار مورد توجه زیادی قرار گرفته است. چندین ساختار حذف کلاتر در مرجع [6] بررسی شده است.
هدف متحرک با یک سرعت برد مایل یک اختلاف فاز ایجاد می-کند که این اختلاف فاز با ترکیب تداخلی سیگنالها با استفاده از یک سیستم ATI-SAR دو کاناله آشکارسازی می شود.[7-9] که این ساختار از دو آنتن استفاده میکند و دو تصویر مشابه با یک اختلاف زمانی کوچک ایجاد میشود. چندین ساختار SAR تداخلی بر مبنای آشکارسازی اهداف متحرک در مراجع [10-13] معرفی شده است.
مطالعات زیادی بر روی اثرگذاری کلاتر بر روی سیگنال صورت گرفته است [14]، اما هنوز چندین مسأله حل نشده وجود دارد، که به طور مثال، تخمین صحیح فاز تداخلی هدف از کلاتر از این جمله است. به منظور تخمین دقیق سرعت هدف باید اثر کلاتر بر روی سیگنال کمینه شود. یک روش مناسب برای حذف کلاتر تکنیک DPCA است.[15] در یک سیستم DPCA آنتن دوم میتواند برای حذف کلاتر به کار رود.
همچنین تخمین پارامترهای سرعت هدف متحرک نیز در خیلی از مواقع نیاز میشود. که برای تخمین سرعت شعاعی هدف متحرک از فاز تداخلی سیگنالهای حاصل از عملیات DPCA استفاده میشود. همچنین برای تخمین مؤلفه سرعت سمت هدف متحرک از تبدیل زمان – فرکانس استفاده میشود. تبدیلی که در این مقاله استفاده شده است تبدیل چیرپلت خطی تعمیمیافته - [16] - GLCT است این تبدیل تا به حال در الگوریتمهای آشکارسازی و تخمین اهداف متحرک زمینی استفاده نشده است. در نهایت با استفاده از فیلتر منطبق تصویر متمرکزی از هدف به دست میآید.
GMTI -2 از طریق سار دو آنتنه
یک سیستم ATI-SAR شامل دو آنتن متحرک در طول جهت سمت x را در نظر بگیرید و فرض کنید که دو آنتن در طول جهت سمت از هم جدا میشوند. برای سادگی، فرض کنید که دو هدف نقطهای تداخلی وجود دارد، که یکی متحرک و دیگری ثابت هستند. فرض کنید که آنها در دو تصویر سار کاملاً فشرده میشوند، سیگنالهای بازتابیده از هدف متحرک و دریافت شده توسط دو آنتن به ترتیب توسط روابط زیر میتوانند بیان شوند
اگر این معادله را بسط دهیم شامل چهار ترم میشود. ترم اول تداخل هدف متحرک مطلوب است. ترم دوم تداخل هدف ساکن است، که فازش باید برابر با صفر باشد زیرا یک صحنه ثابت با زمان تغییر نمیکند، یعنی دو ترم باقیمانده ترم-های متقاطع هستند، که از آلودگی کلاتر در مرحله تشکیل تصویر سار میآیند. بنابراین، ATI-SAR یک آشکار ساز GMTI کلاتر محدود است و لازم است که بعضی تکنیکهای توقیف وحذف کلاتر مؤثر را اعمال کنیم.
یک ساختار سر راست برای حذف کلاتر تکنیک DPCA است. هنگامیکه تکنیک DPCA اعمال میشود، حذف کلاتر میتواند انجام شود. بازگشتیهای متناظر با اهداف ثابت مثل کلاتر از صحنههای طبیعی حذف میشوند، در صورتی که بازگشتیهای پراکنده شده به وسیله اهداف متحرک یک فاز متفاوت در دو دریافت دارند و بدون حذف باقی میمانند. در یک DPCA-SAR دو آنتنه هیچ درجات آزادی اضافی برای تخمین اطلاعات موقعیت اهداف متحرک وجود نخواهد داشت. سار سه آنتنه یک راه حل بالقوه را برای این مساله فراهم میکند.
GMTI -1-2 از طریق سار سه آنتنه
در شکل - 1 - یک DPCA سه آنتنه برای آشکارسازی هدف متحرک نشان داده شده است. یک آنتن با طول L به عنوان یک تک دهانه در ارسال استفاده میشود و به سه زیر دهانه دریافت کننده تقسیم میشود. در این مورد مرکزهای فاز دریافتی در جهت طول مسیربه وسیله L/3 جابجا میشوند. نمونههای رادار به وسیله آنتنهای ارسال و دریافت با مرکزهای فاز در مجاور هم قرار گرفته جمع آوری میشوند. برای رسیدن به این هدف، فرض میشود که PRF به سرعت سکو و فاصله بین مرکزهای فاز سه آنتن دریافتی منطبق است. تحت این شرط، مرکز فاز دوطرفه زیر دهانه عقبی همان مکان مرکز فاز زیر دهانه جلویی را یک PRI بعدتر اشغال میکند.
شکل .1 آشکارسازی هدف متحرک بر مبنای DPCA سه آنته[17]
-2-2 معادلات ریاضی سار سه آنتنه
برد از دهانه مرکزی به هدف متحرک مشخص قرار گرفته در مکان - - با سرعت - - میتواند به وسیله رابطه زیر نمایش داده شود
